Это метод сканирующей литографии без маски и сопротивления. Она очень похожа на EBL, за исключением того, что для записи рисунка используется ионный луч, а не электронный. Кроме того, луч не используется для экспонирования резиста; вместо этого луч искрит и удаляет непосредственно подложку (или пленку), поэтому нет необходимости жертвовать слоем резиста.

Жидкие металлы используются в качестве источников ионов из-за их более тяжелого атомного веса, что приводит к более высокому выходу напыления. Из них наиболее часто используется галлий из-за его низкой температуры плавления. Атомы галлия нагреваются, ионизируются, ускоряются и фокусируются на небольшом пятне на подложке размером около 5 нм. Энергия ускорения падающих ионов и тип подложки определяют выход напыления и, следовательно, скорость удаления атомов.

Повторное осаждение распыленных атомов является одной из основных проблем в FIB. Это происходит, когда распыленные атомы возвращаются в окрестности позиции фрезерования, что приводит к образованию шероховатой поверхности. По этой причине используются газовые струи для улетучивания распыленного материала и ускорения скорости удаления атомов. Эти различные режимы работы для удаления напыления, реактивного травления и осаждения делают FIB очень универсальным инструментом. Однако, как и в случае с EBL, его главным недостатком является низкая скорость. В настоящее время FIB используется для ремонта фотомасок путем фрезерования ненужных металлических следов и осаждения недостающих металлических следов, а также для хирургического ремонта сердечников ИС.

Еще одним очень полезным аспектом FIB является то, что его можно легко использовать совместно со сканирующим электронным микроскопом в той же вакуумной камере в конфигурации с двумя пучками.

И электронная пушка, и ионная пушка могут быть направлены на подложку, что позволяет направлять ионный луч и контролировать процесс фрезерования в режиме реального времени. Как и в случае с EBL, подложка должна быть электрически заземлена.